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Künstliche Intelligenz Algorithmen als Erntehelfer: Wie Digitalisierung im Kampf gegen Hunger hilft

KI kann beim Schutz der Wildnis helfen, Drohnen steuern, Landwirtschaft optimieren. Ein Projekt in Namibia zeigt, wie Afrika davon profitieren könnte.
24.01.2019 - 04:00 Uhr Kommentieren
KI: Wie die Digitalisierung im Kampf gegen Hunger helfen kann Quelle: Kuzikus Wildlife Reserve
Savamp-Projekt in Namibia

Hier helfen Drohnen bei der Erfassung von Wildtieren.

(Foto: Kuzikus Wildlife Reserve)

Windhoek Kein Geräusch, keine Bewegung. Nur der Wind pfeift um die Ohren. Roter Sand treibt über die Savanne. Scheinbar ausgestorbene, unwirtliche Landschaft. Doch dann werden Spuren sichtbar, die zeigen: Hier ist Leben. Auch wenn dornige Sträucher, dürres Gras und die gnadenlos brennende Sonne etwas anderes erzählen.

Oryx-Antilopen, Gnus, Zebras und das beinahe ausgestorbene Spitzmaulnashorn finden selbst hier im staubtrockenen Osten Namibias ausreichend Nahrung. Zu Tausenden sogar. Hier finden sie, was sie brauchen: Raum, sehr viel Raum sogar.

Die Kalahari erstreckt sich über eine Million Quadratkilometer zwischen Angola und Südafrika, der größte Teil liegt in Namibia und Botswana. Und trotz ihrer Kargheit ist diese Halbwüste interessant für die Landwirtschaft. Riesige Rinder- und Schaffarmen dominieren. Gemessen wird hier nicht in Quadratmetern, sondern in Tausenden Hektar Fläche, selbst europäische Großbauernhöfe versagen als Maßstab.

Es gibt Farmen so groß wie das Saarland. Einige, wenn auch noch wenige Farmer haben sich der Haltung von Wildtieren statt Rindern oder Ziegen verschrieben. Das Reservat „Kuzikus“ etwa, knapp 200 Kilometer südöstlich von Namibias Hauptstadt Windhuk. Gut 10.000 Hektar umfasst das Gebiet, das entspricht 100 Quadratkilometern.

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    Was auch schon das Problem der Farmerfamilie Reinhard zeigt. Wie sollen sie auf dieser riesigen Fläche den Überblick behalten? Friedrich Reinhard, der mit seinem Bruder die Wildtierfarm von den Eltern übernommen hat, treibt die Frage schon lange um. Die Lösung: Drohnen und Künstliche Intelligenz sollen helfen, den Bestand der Herden auf Kuzikus exakt zu bestimmen und letztlich die Tierhaltung zu optimieren.

    Mit Drohnen könnten bedrohte Tiere überwacht werden - und machen dabei den Zähljob wesentlich preiswerter und präziser. Quelle: dpa
    Drohnen

    Mit Drohnen könnten bedrohte Tiere überwacht werden - und machen dabei den Zähljob wesentlich preiswerter und präziser.

    (Foto: dpa)

    Denn Wildtiere, ist Reinhard überzeugt, könnten einen wichtigen Beitrag zur Ernährung der Weltbevölkerung leisten. Reinhard hat durchaus eine Vorstellung davon, was sich an Kudus oder Steinböcken auf Kuzikus herumtreibt. Schließlich lebt seine Familie neben dem Tourismus von der Vermarktung des Wildfleisches. Aber er weiß es eben nur ungefähr.

    Bedrohte Tierarten können durch KI überwacht werden

    Daran ändert auch die stetige Beobachtung der Herden nichts oder die Anmietung eines Hubschraubers, um das Farmgebiet regelmäßig zu überfliegen und die Zahl der Tiere zu schätzen – je nach Jahreszeit und Wetter 3.000 bis 4.000. In diesem Frühling, bei uns die Herbstmonate, hat es zum ersten Mal seit vier Jahren wieder ausgiebig geregnet. Die Population dürfte nach den Dürrejahren nun kräftig wachsen.

    Doch mit exakten Zahlen, so Reinhard, „ließe sich das Wildtiermanagement optimieren und die Produktivität der Farm erhöhen“. Dazu kommt: Kuzikus nimmt an dem namibischen Projekt zum Schutz des Spitzmaulnashorns teil. Die auch schwarzes Nashorn genannte Spezies war beinahe ausgerottet. Und ist nach wie vor gefährdet, weil es Wilderer auf das Horn abgesehen haben, dem vor allem in Asien wundersame Wirkung nachgesagt wird.

    Inzwischen hat sich der Bestand in Namibia wieder auf rund 1.900 Tiere erholt. Davon leben allein 500 im Black Rhino Custodian Project, das heißt in der Obhut privater Reservate wie Kuzikus und damit unter besonderer Beobachtung. Aber auch hier gilt: „Wenn wir seltene Tierarten schützen wollen, müssen wir erst einmal wissen, wie viele wir haben“, sagt Reinhard.

    Grafik

    So startete 2014 auf Kuzikus das Projekt „Savmap“ (Savanna Mapping) in Kooperation mit der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (ETH) und dem Schweizer Drohnenhersteller Sensefly. Reinhard hat an Universität Lausanne in Mikrobiologie promoviert. Und seine Forschungen haben ihm gezeigt, was man mit der systematischen Auswertung von Bildern alles machen kann.

    Anfangs, berichtet Reinhard, sei es auch gar nicht um Tiere gegangen. „Die waren erst einmal Nebensache, wir wollten die Quantität und die Qualität unserer Grasweide besser kennen lernen.“ Farmer und Forscher suchten Daten über die Nahrungsgrundlage der Tiere.

    Eine zentrale Voraussetzung dafür, um feststellen zu können, wann beispielsweise die Gefahr einer Überweidung droht. Doch mit der Zeit wurde klar: Drohnen eignen sich auch zum Zählen des Tierbestandes. Reinhard gibt zu, dass er äußerst skeptisch war, als er die Drohnen zum ersten Mal sah.

    Denn Hubschrauber waren im Vergleich zu den Drohnen doch etwas Handfestes. Aber: Hubschrauber durchbrechen mit ihrem Lärm die Stille der Trockensavanne. Rundflüge schrecken die Tierherden auf. Das macht exaktes Zählen nicht gerade einfach.

    Bilderflut durch Drohnen

    Aber auch Drohnenflüge stellten das Team vor enorme Herausforderungen. Die mit Kameras ausgerüsteten Flugobjekte schießen Tausende Bilder, die ausgewertet werden müssen. Und je höher die Auflösung sein soll, desto mehr Bilder müssen angefertigt werden. Erste Drohnenrunden ergaben 26.000 Bilder zur Auswertung – und das nur über einem Viertel der Farmfläche.

    Tiere sind aber nur auf zwei bis drei Prozent der Fotos zu sehen. Also nutzte das Team in der ersten Runde des Experiments die sozialen Netzwerke und engagierte Digital Volonteers, die das Material auswerteten. Hunderte Freiwillige in aller Welt sortierten die Kuzikus-Bilder. Und am Ende machten sich Reinhard und die San-Buschleute von der Farm daran, auf den verbliebenen Fotos Tierarten zu identifizieren. Ein immer noch mühsames Unterfangen.

    Buschmänner sind in der Lage, anhand von Schatten, Herdenformation und anderen Merkmalen zu erkennen, um welche Arten es sich handelt, wie viele Jungtiere dabei sind. Sie können sogar das Leittier bestimmen. Für eine Jagd wäre das zum Beispiel eine ganz wichtige Information.

    Der Einsatz sozialer Medien zum Zählen der Wildtiere musste ein Versuch bleiben. Allein wenn man bedenkt, dass Namibia beinahe doppelt so groß ist wie Deutschland. Die größten Farmen des Landes umfassen 30 000 bis 40.000 Hektar. Da müssen andere Auswertungstechniken her. So lag es nahe, Künstliche Intelligenz einzusetzen, um den Zählprozess zu automatisieren.

    Die beteiligten Wissenschaftler aus der Schweiz testeten nicht nur ihre Drohnen, Kameras und Messgeräte in dem Kuzikus-Reservat. Sie entwickelten auch Algorithmen, die in der Lage sind, auf Basis Tausender Daten Tiere zu bestimmen. Die Algorithmen perfektionierten sich dabei selbst. Das Programm, sagt Reinhard, war am Ende in der Lage, Leittiere zu identifizieren.

    Der digitale Buschmann

    Ein Prozess, der nur wenige Tage dauert, inklusive Schlusskontrolle durch Menschen. Geht es um das Überwachen bedrohter Tiere, verdeutlicht ein Vergleich den Vorteil von Drohnen und Künstlicher Intelligenz. „The Great Elephant Census“ in den Jahren 2014 und 2015 kostete allein 1.500 Flugstunden und 294.000 abgeflogene Kilometer, um 350.000 Elefanten in 18 afrikanischen Ländern zu zählen.

    Ein gigantischer organisatorischer und finanzieller Aufwand. Die bei diesen Flügen gesammelten Informationen mussten dann auch noch ausgewertet werden. Drohen machen den Zähljob wesentlich preiswerter, aber auch präziser, hoffen jedenfalls die Initiatoren des digitalen Buschmanns.

    Einsatzmöglichkeiten gäbe es genug. Namibia ist einer der großen Fleischlieferanten Afrikas. Die meisten Farmer züchten Rinder. Über 420.000 Tiere wurden zuletzt vermarktet, 80 Prozent davon gingen in den Staat Südafrika. Der Handel mit Wildtierfleisch ist dagegen noch eine Nische, dabei wäre das Potenzial gewaltig.

    Die Rinderhaltung ist ohnehin ein schwieriges Geschäft. Die Verbuschung der Landschaft hat teilweise bedrohliche Ausmaße angenommen, weil Rinder sich im Gegensatz zu Wildtieren nicht an die harten Akazien herantrauen.

    Doch Akazien dominieren die Kalahari. Folge: Die Flächen wachsen zu und müssen aufwendig durch Abholzung freigehalten werden, damit die Herden überhaupt noch durch das Gestrüpp kommen. Hinzu kommt, dass Rinder und Schafe mit Wildtieren um dieselbe Nahrung konkurrieren.

    Dieses Problem haben die Reinhards auf Kuzikus nicht. Auf ihrer Farm sind ausschließlich Wildtiere unterwegs. Die Farmerfamilie setzt darauf, dass die Gnus oder Zebras nicht nur für Touristen auf Fotosafari interessant bleiben, sondern auch einen Beitrag zur Ernährung der Weltbevölkerung leisten.

    Die Reinhards versuchen, Ökologie und Ökonomie durch extensive Landwirtschaft in Einklang zu bringen. Damit verfolgen die Farmer sogar ein Staatsziel. Wildtierhaltung und Biodiversität haben in Namibia Verfassungsrang. Die Voraussetzungen sind gut.

    Nach staatlichen Angaben leben etwa 2,8 Millionen Wildtiere auf namibischem Gebiet. Etwa 90 Prozent nicht auf Farmen, sondern in freier Natur. Für die Wirtschaft des südwestafrikanischen Landes ließe sich da noch einiges herausholen. Zumal die Nutzung dieser natürlichen Ressource heute gerade erst fünf Prozent zur Wirtschaftsleistung des Landes beiträgt.

    Drohnen und Künstliche Intelligenz könnten dabei helfen, die vermeintlich tote Savanne nutzbarer zu machen.

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